Computational search of the interaction between melanopsin and cryptochrome proteins

Abstract

Canlıların biyolojik, fizyolojik ve davranışsal fonksiyonlarındaki salınımlara Sirkadyanritmleri adı verilir. Sirkadyan ritmler yaklaşık olarak 24 saatlik döngülerle tekrarlanırlar.Memelilerde bu ritmler içsel bir saat tarafından düzenlenir; iç saat mekanizması beyindebulunan suprakiazmatik çekirdek (SCN) adlı yapı tarafından kontrol edilmektedir. SCN,çevresel ışık-karanlık evreleri ile senkronize çalışır.Retina tarafından algılanan ışık SCN'ye optik sinirler aracılığı ile haber verilmektedir.Retinada ışık algılayıcı proteinler bulunmaktadır. Bu proteinler retinadaki ışığı algılayıp içselsaate sinyal iletimi yapmak ile görevlidirler. Cryptochrome ve Melanopsin adlı proteinler(muhtemelen opsin familyasından başka proteinler ile birlikte) Sirkadyan ritmlerde görevalan, ışığı algılayan fotoreseptörlerdir.Deneysel sonuçlar iç saatin düzenli çalışması için Cryptochrome ve Melanopsinproteinlerinin muhtemel bir etkileşim içinde olmalari gerektiğini göstermektedir. Buçalışmada, olası etkileşimi kanıtlayabilmek için Melanopsin ve Cryptochrome proteinlerinintersiyer yapıları; ve iki protein arasındaki etkileşim hesaplamalı yöntemler kullanılarakbulunmuştur.Çalışmanın sonuçları memeli Melanopsin ve Cryptochrome proteinlerinin etkileşimiçerisinde olduğunu göstermektedir. Cryptochrome proteinin N-ucu Melanopsin proteinin C-ucu ve sitoplazmik kısımları ile etkileşmektedir. In vivo etkileşim, flüoresan mikroskopitekniği ile desteklenmektedir.

Circadian rhythms are oscillations in the biochemical, physiological, and behavioralfunctions of organisms that occur with a periodicity of approximately 24 hours. Inmammals, circadian rhythm is generated by a molecular clock. The molecular clock,which is located at suprachiasmatic nuclei (SCN) part of brain, is synchronized byenvironmental light-dark cycle.The cryptochromes are the mammalian circadian photoreceptors; they absorb light andtransmit the signal to the molecular clock. The cryptochromes and melanopsin (andpossibly other opsin family pigments) have been proposed as circadian photoreceptorpigments that exist in the inner retina. Experimental studies imply that there is mostprobably an interaction between melanopsin and cryptochromes for molecular clock tofunction normally. In order to uncover this interaction; the tertiary structures ofMelanopsin and Cryptochrome; the possible interaction between those two proteins havebeen predicted by usage of different computational means.The results of this study imply that mammalian Melanopsin and Cryptochrome proteinsinteract. The N-termini of Cryptchrome protein interacts with C-termini and cytoplasmictails of Melanopsin protein. The in vivo interaction is supported by preliminaryflourescent microscopy technique.